Pertanyaan Sains Penting untuk Astronomi Generasi Selanjutnya – Wire Science

Teleskop Luar Angkasa Hubble. Foto: NASA Johnson/Flickr, CC BY-NC 4.0

• Setiap 10 tahun, para ilmuwan Amerika memprioritaskan instrumen yang mereka butuhkan dalam Survei Dekadal Astronomi dan Astrofisika. Versi terbaru diterbitkan pada akhir tahun 2021.
• Beberapa misi sains NASA yang paling ambisius dan bermanfaat – seperti Teleskop Luar Angkasa Hubble dan James Webb – telah diusulkan dan didanai melalui survei dekade.
• Dalam survei terbaru, topik utama yang diusulkan untuk eksplorasi adalah studi tentang dunia mirip Bumi, kemajuan astronomi multimodal, dan studi ekosistem kosmik.

Mengenal alam semesta membutuhkan alat yang mahal, tetapi proyek seperti Matriks Sangat Besar untuk Astronomi Radio di New Mexico dan Observatorium Sinar-X Chandra, yang mengorbit Bumi, telah memajukan pengetahuan ilmiah dengan cara yang tidak mungkin terjadi tanpa alat ini. Setiap 10 tahun, para astronom dan astrofisikawan memprioritaskan instrumen yang mereka butuhkan dalam Survei Dekadal Astronomi dan Astrofisika. Versi terbaru dari survei tersebut diterbitkan oleh National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine pada akhir tahun 2021, dan diskusi tentang pendanaan sedang berjalan lancar untuk tahun fiskal mendatang.

Saya seorang profesor astronomi yang Riset Itu didasarkan pada fasilitas dan peralatan yang dibangun setelah rekomendasi dalam salah satu survei dekade ini, di mana saya berpartisipasi pemindaian sebelumnyaditerbitkan pada tahun 2010.

Itu Daftar Keinginan Terbaru Ini penuh dengan proyek-proyek besar, dan akan menarik untuk melihat mana yang akan didanai dan penelitian apa yang akan datang dari mereka.

pertemuan pikiran

Setiap 10 tahun sejak 1960-an, astronom dan astrofisikawan Amerika berkumpul untuk membuat daftar prioritas untuk fasilitas dan instrumen baru.

Pemindaian dekade untuk astronom sangat berpengaruh karena memaksa semua orang berada di halaman yang sama dan membuat keputusan sulit. Seharusnya ambisi dengan realismetetapi ketika para astronom dan astrofisikawan dari banyak subbidang bekerja bersama, mereka menghasilkan gagasan yang memajukan seluruh bidang.

lagi laporan terbaru Berjudul “Jalan menuju Penemuan dalam Astronomi dan Astrofisika dalam Dekade Berikutnya.” Ini diarahkan pada Kongres dan tiga lembaga federal yang mendanai sebagian besar penelitian astronomi: NASA, National Science Foundation, dan Departemen Energi. Miliaran dolar dipertaruhkan.

Produksi laporan adalah tugas besar, dengan 20 orang berpartisipasi dalam komite utama dan lebih dari 1.000 berkontribusi pada laporan akhir. Komite ditinjau 573 lembar putih Setiap orang mendiskusikan proyek tertentu dan kemampuan astronomi. Laporan akhir memiliki 615 halaman, yang bukan merupakan bacaan sederhana.

Pendekatan ini berhasil. Beberapa misi sains NASA yang paling ambisius dan bermanfaat – seperti Teleskop Luar Angkasa Hubble dan James Webb – telah diusulkan dan didanai melalui survei dekade.

bendera besar

Panel mengidentifikasi 24 pertanyaan ilmiah kunci untuk generasi astronomi berikutnya. Ini termasuk dalam tiga topik utama yang diinformasikan secara luas, dan fasilitas di Daftar Keinginan dirancang untuk membahas topik ini.

Yang pertama adalah studi tentang dunia mirip Bumi. Berkat pertumbuhan yang luar biasa di Penemuan planet luarJumlah planet yang diketahui di luar tata surya dobel Kira-kira setiap dua tahun. diantara lebih dari 5000 Eksoplanet yang diketahui ada beberapa ratus gaya bumi Itu bisa mendukung kehidupan. Tujuan utama dekade berikutnya adalah untuk membangun teleskop besar baru di Bumi dan di luar angkasa dengan instrumen yang dapat Cium suasananya dari planet mirip Bumi untuk mencoba menemukan gas seperti oksigen yang dihasilkan oleh mikroba.

Yang kedua adalah kemajuan Astronomi multi-pesan Bidang yang relatif baru dalam astrofisika yang mendapatkan informasi tentangnya gelombang gravitasiDan partikel dasar Dan radiasi elektromagnetik dan gabungkan semuanya untuk mendapatkan wawasan yang lebih dalam tentang astrofisika fundamental alam semesta. Dalam hal ini, tidak begitu banyak alat ilmiah baru yang dibutuhkan, tetapi lebih banyak hibah untuk memungkinkan para peneliti berkolaborasi dan berbagi data. Tujuan ilmiahnya adalah untuk mempelajari lebih lanjut tentang ledakan kosmik dan penggabungan benda-benda padat seperti bintang neutron dan lubang hitam.

Topik terakhir adalah belajar ekosistem kosmikTerutama genesis dan evolusi galaksi dan lubang hitam masif di pusatnya. Dengan melihat galaksi yang sangat jauh, para astronom dapat melihat ke masa lalu, ketika cahaya membutuhkan waktu untuk mencapai Bumi. Untuk memahami sistem besar dan kompleks ini, para ilmuwan akan membutuhkan teleskop optik raksasa untuk menemukan galaksi jauh di alam semesta muda, serta teleskop radio untuk melihat ke dalam inti berdebu mereka dan mendeteksi lubang hitam.

Daftar Keinginan Astrologi

Berikut adalah beberapa sorotan yang sangat menarik dari ratusan item di Daftar Keinginan Anda.

Pertama, laporan tersebut merekomendasikan pengeluaran $1 miliar untuk pengembangan teknologi untuk membangun generasi berikutnyaobservatorium besarPemimpin dalam misi ini — yang akan diluncurkan pada tahun 1940-an dengan biaya $11 miliar yang mengejutkan — akan menjadi Teleskop Optik Cermin Raksasa 20ft (6m). Cermin ini akan delapan kali lebih besar dari cermin Hubble dan akan dirancang untuk mempelajari planet mirip Bumi di tata surya lain – dan mungkin menemukan kehidupan. Laporan tersebut juga merekomendasikan konstruksi Dua teleskop ruang angkasa yang lebih kecil Untuk bekerja pada panjang gelombang inframerah dan sinar-X, dengan biaya antara $3 miliar dan $5 miliar.

Tapi upaya orbital bukan satu-satunya tujuan laporan itu. Laporan tersebut juga meminta dana untuk membangun teleskop optik raksasa di Bumi dengan diameter 80 hingga 100 kaki (25 hingga 30 meter). Itu lima hingga tujuh kali area pengumpulan cahaya dari teleskop terbesar saat ini. dua proposal Mereka berlomba-lomba untuk membangun teleskop ini, yang menelan biaya hampir $2 miliar.

Laporan itu juga menyerukan National Science Foundation untuk menghabiskan $ 3 miliar untuk batch baru … 263 teleskop radio Itu akan meluas ke seluruh Amerika Serikat. Array teleskop ini dapat menghasilkan gambar radio dengan sensitivitas sepuluh kali lipat dan sensitivitas 20 kali lipat dari fasilitas sebelumnya, memungkinkan para ilmuwan untuk melihat lebih dalam ke alam semesta dan menemukan hal-hal yang sebelumnya tidak terdeteksi. Item lain di daftar keinginan adalah sepasang $650 juta Teleskop gelombang mikro di Chili dan Antartika Itu akan memetakan sisa-sisa dari Big Bang.

Uang sebanyak ini diperlukan untuk mencapai tujuan ilmiah skala ini.

status profesi

Sains lebih dari sekedar mengejar pengetahuan. Sebagai bagian dari survei dekade terakhir, astronom dan astrofisikawan telah mengambil kesempatan untuk melihat ke dalam dan menilai keadaan profesi. Ini termasuk pertimbangan keragaman dan inklusi, iklim tempat kerja dan kontribusi para astronom untuk pendidikan dan penjangkauan.

Bidang ini didominasi kulit putih, dan terdiri dari orang-orang dari latar belakang minoritas Hanya 4% dosen dan mahasiswa. Dalam lampiran laporan, tim Sarankan sejumlah perawatan Kurangnya keragaman dan kesetaraan. ini Ide termasuk seperti bimbingan yang lebih baik untuk mengurangi tingkat atrisi yang tinggi bagi siswa minoritas, bersama dengan pendanaan untuk program jembatan untuk membantu minoritas membangun di awal karir mereka dan mengatasi pelecehan dan diskriminasi sebagai bentuk Kesalahan ilmiah.

Jika bahkan sebagian kecil dari daftar keinginan menjadi kenyataan, itu tidak hanya akan mengarah pada peningkatan pemahaman tentang alam semesta tetapi – sama pentingnya – ke komunitas astronomi dan astrofisika yang lebih beragam dan berempati.

Chris Impey, Profesor Astronomi Universitas Terkemuka, Universitas Arizona.

Artikel ini telah diterbitkan ulang dari Percakapan Di bawah Lisensi Creative Commons. Membaca artikel asli.